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核能是一种重要的新能源,而核材料将是实现核反应堆安全、高效运行的重要物质保障。由于核材料的研究受到苛刻的实验条件限制,通过大量实验尝试的传统材料研究方法不适合于核材料的研发。为了设计高性能的核材料,有必要掌握相图和热力学信息。本论文基于计算相图的CALPHAD方法,对Th-X(X:Ni,Ti,V,Hf,In,Sn,Si),U-X(X:Ni,Ti,V)和Pu-X(X:Ti,V,Si)各二元系的相图以及Me-Ti-Zr(Me:Th,U,Pu)三元系和U-Pu-Zr-Ti四元系的相图进行了热力学优化与计算,并在此基础上建立核材料的热力学数据库,主要研究工作如下:(1)系统收集、整理和分析了Th-X(X:Ni,V,Ti,Hf,In,Sn,Si)各二元系的热力学信息和实验相图数据,首次优化与计算了Th-X(X:Ni,V,Ti,Hf,In,Sn,Si)共计七个二元系的相图,并与实验信息取得了良好的一致性。(2)系统收集、整理和分析了U-X(X:Ni,Ti,V)和Pu-X(X:Ti,V,Si)各二元系的热力学信息和实验相图数据,首次优化与计算了U-X(X:Ni,Ti,V)和Pu-X(X:Ti,V,Si)共计六个二元系的相图,并与实验信息取得了良好的一致性。(3)基于文献报道和本论文计算得到的Th-X,U-X,Pu-X各二元系的热力学参数,根据已有的实验相图信息,首次优化与计算了Me-Ti-Zr(Me:Th,U,Pu)各三元系的相平衡。计算结果与实验信息吻合良好。(4)基于文献报道和本论文计算得到的Me-Ti-Zr(Me:Th,U,Pu)各三元系的热力学参数,首次外推计算了U-Pu-Zr-Ti四元系的相平衡,为该类核燃料的合金设计提供了重要的理论指导。本研究的研究成果与本实验室有关U基和Th基核材料的热力学计算结果有机结合,系统的探索了相图计算在核材料设计中的应用,初步建立了U,Th,Pu基核材料的热力学数据库,为新型核材料的设计和开发提供重要的理论指导。